TW202031536A

TW202031536A - 剎車系統及剎車控制方法

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Publication number: TW202031536A
Application number: TW108106720A
Authority: TW
Inventors: 徐榮助; 鄭彥華; 謝育琦
Original assignee: 宏碁股份有限公司
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-09-01

Abstract

一種剎車系統及剎車控制方法。剎車系統包括剎車裝置、馬達模組以及控制器。剎車控制方法包括以下步驟。透過控制器將剎車指令轉換為扭力設定值。透過控制器根據扭力設定值來設定馬達模組的輸出扭力。透過剎車裝置反應於馬達模組的輸出扭力而執行對應於剎車指令的剎車動作。

Description

剎車系統及剎車控制方法

本發明是有關於一種車輛控制技術，且特別是有關於一種剎車系統及剎車控制方法。

自動駕駛車輛已成為未來交通工具的發展重點，而剎車系統在自動駕駛車輛的發展中也扮演相當重要的角色。一般來說，利用馬達控制剎車是自動駕駛車輛常有的設計，其作法是仿照人類踩踏剎車的行為，利用馬達的轉動角度來控制剎車的深度。然而，在馬達的轉動角度(即剎車的深度)不變的情況下，自動駕駛車輛可能會因剎車線鬆弛或是剎車皮厚度磨損而導致剎車力道不足，從而發生危險。

有鑑於此，本發明提供一種剎車系統及剎車控制方法，其藉由調整馬達模組的輸出扭力以控制剎車裝置，以使剎車裝置的剎車力道更加準確。

本發明的剎車系統包括剎車裝置、馬達模組以及控制器。馬達模組耦接剎車裝置。控制器耦接馬達模組，且接收剎車指令。控制器將剎車指令轉換為扭力設定值，且根據扭力設定值來設定馬達模組的輸出扭力以驅動剎車裝置，致使剎車裝置執行對應於剎車指令的剎車動作。

在本發明的一實施例中，馬達模組根據扭力設定值進行運轉以產生輸出扭力。當馬達模組運轉時，控制器偵測馬達模組的轉動角度，並判斷轉動角度是否大於或等於最大角度。若轉動角度大於或等於最大角度，則控制器控制馬達模組，以將馬達模組的轉動角度保持在最大角度。

在本發明的一實施例中，若轉動角度大於或等於最大角度，則控制器判斷剎車裝置異常並發出警示信息。

在本發明的一實施例中，剎車裝置包括壓力產生裝置以及剎車模組。壓力產生裝置耦接馬達模組，用以反應於馬達模組的輸出扭力而產生壓力。剎車模組耦接壓力產生裝置，用以反應於壓力而執行剎車動作。控制器將剎車指令轉換為壓力產生裝置須輸出的壓力的值，並將此壓力的值轉換為扭力設定值。

在本發明的一實施例中，剎車系統更包括壓力感測器。壓力感測器耦接在壓力產生裝置與控制器之間。於測試階段，控制器控制馬達模組產生多個測試扭力以施加在壓力產生裝置，並透過壓力感測器感測壓力產生裝置所產生的壓力以取得對應的多個測試壓力值。控制器根據此些測試扭力與此些測試壓力值建立關係式或查找表。於運作階段，控制器根據此關係式或此查找表將壓力的值轉換為扭力設定值。

本發明的剎車控制方法包括以下步驟。透過控制器將剎車指令轉換為扭力設定值。透過控制器根據扭力設定值來設定馬達模組的輸出扭力。透過剎車裝置反應於馬達模組的輸出扭力而執行對應於剎車指令的剎車動作。

基於上述，本發明實施例所提出的剎車系統及剎車控制方法，可藉由調整馬達模組的輸出扭力以控制剎車裝置的剎車力道。因此，在剎車線及剎車皮可正常運作的情況下，剎車裝置的剎車力道並不會受到剎車線之鬆緊程度或是剎車皮之厚薄的影響，故可精確地控制剎車裝置的剎車力道。另外，當馬達模組的轉動角度大於或等於最大角度時，控制器可將馬達模組的轉動角度保持在最大角度，以避免馬達模組持續地轉動而損壞剎車裝置的整個結構。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明一實施例所繪示的剎車系統的方塊示意圖。請參照圖1，剎車系統100可包括剎車裝置120、馬達模組140以及控制器160，但不限於此。馬達模組140耦接剎車裝置120，用以產生輸出扭力O_TOR以驅動剎車裝置120執行剎車動作。控制器160耦接馬達模組140，且接收剎車指令CMD。剎車指令CMD可用來指示剎車程度，其中剎車程度為100%表示完全剎車。

控制器160可將剎車指令CMD轉換為扭力設定值S_TOR，並根據扭力設定值S_TOR來設定馬達模組140的輸出扭力O_TOR。詳言之，馬達模組140可根據扭力設定值S_TOR進行運轉以產生輸出扭力O_TOR，致使剎車裝置120反應於馬達模組140的輸出扭力O_TOR而執行對應於剎車指令CMD的剎車動作。當馬達模組140的輸出扭力與剎車裝置120之剎車力道的反作用力達到力平衡時，則馬達模組140將會自動地停止轉動，且馬達模組140的轉動角度S_A將保持在力平衡的位置。

可以理解的是，本實施例藉由剎車指令CMD來設定或調整馬達模組140的輸出扭力O_TOR以控制剎車裝置120的剎車力道，因此，在剎車裝置120的剎車線及剎車皮可正常運作的情況下，剎車裝置120的剎車力道並不會受到剎車線之鬆緊程度或是剎車皮之厚薄的影響，故可精確地控制剎車裝置120的剎車力道。

在本發明的一實施例中，當馬達模組140運轉時，控制器160可偵測馬達模組140的轉動角度S_A，並判斷轉動角度S_A是否大於或等於最大角度M_A。若轉動角度S_A大於或等於最大角度S_A，則控制器160控制馬達模組140，以將馬達模組140的轉動角度S_A保持在最大角度M_A。

更進一步來說，若馬達模組140的轉動角度S_A大於或等於最大角度M_A，表示剎車裝置120可能發生異常，致使馬達模組140無法達到力平衡。其中，剎車裝置120異常的情況可包括液壓不足或是剎車皮磨損等等，但不限於此。於此情況下，為了避免馬達模組140持續地轉動而損壞剎車裝置120的整個結構，控制器160可讓馬達模組140停止轉動，並將馬達模組140的轉動角度S_A保持在最大角度M_A，同時發出警示信息。

在本發明的一實施例中，馬達模組140可採用伺服馬達模組來實現，其中伺服馬達模組的輸出扭力可藉由車用匯流排標準的控制器區域網路(Controller Area Network，簡稱CAN)介面來設定，但本發明不限於此。在本發明的其他實施例中，馬達模組140也可採用扭力可控的馬達模組來實現，並藉由調整馬達模組的電流以控制馬達模組的輸出扭力。

在本發明的一實施例中，控制器160可以是硬體、韌體或是儲存在記憶體而由微處理器(Microprocessor)所載入執行的軟體或機器可執行的程式碼。若是採用硬體來實現，則控制器160可由單一整合電路晶片來實現，也可以由多個電路晶片來實現，但本發明並不以此為限。上述多個電路晶片或單一整合電路晶片可採用特殊功能積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可程式邏輯裝置(Programmable Logic Device，PLD)或可程式化邏輯閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)來實現。而上述記憶體可以是例如隨機存取記憶體、唯讀記憶體或是快閃記憶體等等。

圖2是依照本發明另一實施例所繪示的剎車系統的方塊示意圖。請參照圖2，剎車系統200可包括剎車裝置220、馬達模組240、控制器260以及壓力感測器280，但不限於此。圖2的剎車裝置220、馬達模組240以及控制器260的實施方式及運作分別類似於圖1的剎車裝置120、馬達模組140以及控制器160，故可參酌上述圖1的相關說明。

另外，圖2的剎車裝置220可包括壓力產生裝置222以及剎車模組224，但本發明不限於此。壓力產生裝置222耦接馬達模組240，用以反應於馬達模組240的輸出扭力O_TOR而產生壓力PF。剎車模組224耦接壓力產生裝置222，用以反應於壓力PF而執行剎車動作。

在本發明的一實施例中，壓力產生裝置222可例如是液壓裝置，而壓力PF則為液壓裝置內部液體的壓力(亦即液壓)。藉由馬達模組240的輸出扭力O_TOR來擠壓液壓裝置內部液體可改變液壓。在本發明的一實施例中，上述的液壓裝置可例如是油壓管，但本發明不限於此。

在本發明的一實施例中，剎車模組224可例如是碟剎(Disc Brake)模組或是鼓剎(Drum Brake)模組，但本發明不限於此。

值得一提的是，於剎車系統200的運作階段，控制器260可將剎車指令CMD轉換為壓力產生裝置222須輸出之壓力PF的值，再透過一關係式或一查找表將壓力PF的值轉換為扭力設定值S_TOR，以設定或調整馬達模組240的輸出扭力O_TOR。換句話說，藉由剎車指令CMD來設定或調整馬達模組240的輸出扭力O_TOR，可控制壓力產生裝置222所輸出的壓力PF，並據以控制剎車模組224的剎車力道。

由於剎車指令CMD是控制剎車模組224的剎車力道，因此，在剎車裝置220的剎車線及剎車皮可正常運作的情況下，剎車模組224的剎車力道並不會受到剎車線之鬆緊程度或是剎車皮之厚薄的影響，故可精確地控制剎車模組224的剎車力道，以避免剎車力道不足而發生危險。

另外，壓力感測器280耦接在壓力產生裝置222與控制器260之間，用以感測壓力產生裝置222的壓力PF。更進一步來說，藉由壓力感測器280，控制器260可量測出壓力產生裝置222的壓力PF與馬達模組240的輸出扭力O_TOR之間的實際對應關係。詳細來說，於剎車系統200的測試階段，控制器260可控制馬達模組240產生多個測試扭力以施加在壓力產生裝置222，並透過壓力感測器280感測壓力產生裝置222所產生的壓力PF，以取得對應的多個測試壓力值。控制器260可根據此些測試扭力與此些測試壓力值建立一關係式或一查找表。如此一來，於剎車系統200的運作階段，控制器260即可根據上述的關係式或查找表而將壓力PF的值轉換為扭力設定值S_TOR。

舉例來說，圖3是依照本發明一實施例所繪示的測試扭力與測試壓力值之間的關係示意圖。請合併參照圖2及圖3。於剎車系統200的測試階段，控制器260可控制馬達模組240分別產生0、F1以及F2牛頓米(N-m)的測試扭力以施加在壓力產生裝置222，並透過壓力感測器280分別取得對應的測試壓力值PF0、PF1及PF2，以得到如圖3所示的關係線CL。如此一來，控制器260可根據關係線CL計算關係式或是建立查找表，以取得壓力產生裝置222的壓力PF與馬達模組240的輸出扭力O_TOR之間的實際應對關係，從而提高剎車模組224之剎車力道的準確度。

圖4是依照本發明一實施例所繪示的剎車控制方法的步驟流程圖。本實施例的剎車控制方法可用於圖1的剎車系統100以及圖2的剎車系統200，但不限於此。請合併參照圖1及圖4，本實施例的剎車控制方法包括以下步驟。首先，於步驟S410，透過控制器160將剎車指令CMD轉換為扭力設定值S_TOR。接著，於步驟S420，根據扭力設定值S_TOR來設定馬達模組140的輸出扭力O_TOR。之後，於步驟S430，透過剎車裝置120反應於輸出扭力O_TOR而執行對應於剎車指令CMD的剎車動作。

另外，本發明的實施例的剎車控制方法的其他細節可由圖1至圖3實施例之敘述中獲致足夠的教示、建議與實施說明，因此不再贅述。

綜上所述，本發明實施例所提出的剎車系統及剎車控制方法，可藉由調整馬達模組的輸出扭力以控制剎車裝置的剎車力道。因此，在剎車裝置的剎車線及剎車皮可正常運作的情況下，剎車裝置的剎車力道並不會受到剎車線之鬆緊程度或是剎車皮之厚薄的影響，故可精確地控制剎車裝置的剎車力道。另外，當馬達模組的轉動角度大於或等於最大角度時，控制器可讓馬達模組停止轉動，並將馬達模組的轉動角度保持在最大角度，以避免馬達模組持續地轉動而損壞剎車裝置的整個結構。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200:剎車系統 120、220:剎車裝置 140、240:馬達模組 160、260:控制器 222:壓力產生裝置 224:剎車模組 280:壓力感測器 CL:關係線 CMD:剎車指令 F1、F2:測試扭力 M_A:最大角度 O_TOR:輸出扭力 PF:壓力 PF0、PF1、PF2:測試壓力值 S_A:轉動角度 S_TOR:扭力設定值 S410、S420、S430:步驟

圖1是依照本發明一實施例所繪示的剎車系統的方塊示意圖。圖2是依照本發明另一實施例所繪示的剎車系統的方塊示意圖。圖3是依照本發明一實施例所繪示的測試扭力與測試壓力值之間的關係示意圖。圖4是依照本發明一實施例所繪示的剎車控制方法的步驟流程圖。

S410、S420、S430:步驟

Claims

一種剎車系統，包括：一剎車裝置；一馬達模組，耦接該剎車裝置；以及一控制器，耦接該馬達模組，且接收一剎車指令，其中該控制器將該剎車指令轉換為一扭力設定值，且根據該扭力設定值來設定該馬達模組的一輸出扭力以驅動該剎車裝置，致使該剎車裝置執行對應於該剎車指令的一剎車動作。
如申請專利範圍第1項所述的剎車系統，其中該馬達模組根據該扭力設定值進行運轉以產生該輸出扭力，其中當該馬達模組運轉時，該控制器偵測該馬達模組的一轉動角度，並判斷該轉動角度是否大於或等於一最大角度，若該轉動角度大於或等於該最大角度，則該控制器控制該馬達模組，以將該馬達模組的該轉動角度保持在該最大角度。
如申請專利範圍第2項所述的剎車系統，其中若該轉動角度大於或等於該最大角度，則該控制器判斷該剎車裝置異常並發出一警示信息。
如申請專利範圍第1項所述的剎車系統，其中該剎車裝置包括：一壓力產生裝置，耦接該馬達模組，用以反應於該馬達模組的該輸出扭力而產生一壓力；以及一剎車模組，耦接該壓力產生裝置，用以反應於該壓力而執行該剎車動作，其中該控制器將該剎車指令轉換為該壓力產生裝置須輸出的該壓力的值，並將該壓力的值轉換為該扭力設定值。
如申請專利範圍第4項所述的剎車系統，更包括：一壓力感測器，耦接在該壓力產生裝置與該控制器之間，其中於一測試階段，該控制器控制該馬達模組產生多個測試扭力以施加在該壓力產生裝置，並透過該壓力感測器感測該壓力產生裝置所產生的該壓力以取得對應的多個測試壓力值，其中該控制器根據該些測試扭力與該些測試壓力值建立一關係式或一查找表，其中於一運作階段，該控制器根據該關係式或該查找表將該壓力的值轉換為該扭力設定值。
一種剎車控制方法，包括：透過一控制器將一剎車指令轉換為一扭力設定值；透過該控制器根據該扭力設定值來設定一馬達模組的一輸出扭力；以及透過一剎車裝置反應於該輸出扭力而執行對應於該剎車指令的一剎車動作。
如申請專利範圍第6項所述的剎車控制方法，更包括：當該馬達模組根據該扭力設定值進行運轉以產生該輸出扭力時，透過該控制器偵測該馬達模組的一轉動角度；判斷該轉動角度是否大於或等於一最大角度；以及若該轉動角度大於或等於該最大角度，則透過該控制器控制該馬達模組，以將該馬達模組的該轉動角度保持在該最大角度。
如申請專利範圍第7項所述的剎車控制方法，更包括：若該轉動角度大於或等於該最大角度，則透過該控制器發出一警示信息以警示該剎車裝置為異常。
如申請專利範圍第6項所述的剎車控制方法，其中所述透過該剎車裝置反應於該輸出扭力而執行對應於該剎車指令的該剎車動作的步驟包括：透過該剎車裝置的一壓力產生裝置反應於該輸出扭力而產生一壓力；以及透過該剎車裝置的一剎車模組反應於該壓力而執行該剎車動作，其中所述透過該控制器將該剎車指令轉換為該扭力設定值的步驟包括：透過該控制器將該剎車指令轉換為該壓力產生裝置須輸出的該壓力的值；以及透過該控制器將該壓力的值轉換為該扭力設定值。
如申請專利範圍第9項所述的剎車控制方法，更包括：於一測試階段，透過該控制器控制該馬達模組產生多個測試扭力以施加在該壓力產生裝置；透過一壓力感測器感測該壓力產生裝置所產生的該壓力以取得對應的多個測試壓力值；以及透過該控制器根據該些測試扭力與該些測試壓力值建立一關係式或一查找表，其中所述將該壓力的值轉換為該扭力設定值的步驟包括：於一運作階段，根據該關係式或該查找表將該壓力的值轉換為該扭力設定值。